CN115532222A - 一种火山岩负载二氧化锰复合材料及其制备方法和在重金属废水处理中的应用 - Google Patents

一种火山岩负载二氧化锰复合材料及其制备方法和在重金属废水处理中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火山岩负载二氧化锰复合材料及其制备方法和在重金属废水处理中的应用，属于重金属废水处理技术领域。火山岩负载二氧化锰复合材料由不定形二氧化锰纳米颗粒均匀负载在火山岩颗粒表面及其孔道中构成，该复合材料中不定形二氧化锰纳米颗粒稳定、高度分散负载在火山岩颗粒表面及其孔道中，能够暴露更多活性吸附位点，将其应用于吸附重金属废水处理，在较宽pH范围内，对废水中的重金属离子表现出高吸附效率。

Description

一种火山岩负载二氧化锰复合材料及其制备方法和在重金属 废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种重金属吸附材料，特别涉及一种火山岩负载二氧化锰复合材料，还涉及其制备方法和火山岩负载二氧化锰复合材料在重金属废水处理中的应用，属于重金属废水处理技术领域。
背景技术
含铜废水是重金属污水中比较常见的一种，环境中的铜污染主要来自于电镀、化工、印染、半导体、采矿等行业。铜是人体所需的微量元素之一，与人体中的造血系统有着密切的关系，但是过量的铜会对肝脏和胆囊等器官造成负担，引发铜中毒，对人体有着严重的危害。电镀等行业产生的废水每升的含铜量高达几十甚至几百毫克，所以在排放前对含铜废水进行处理是十分必要的。
目前，含铜废水的处理方法主要有吸附法、化学沉淀法、离子交换法、膜处理法、气浮法和电化学处理法等。上述处理方法有些需要加入化学试剂,造成新的环境污染，有些处理成本较高,难以工业化应用。吸附法以其操作简单、处理高效，应用最为广泛；其克服了传统膜分离法的成本高及工序繁琐的缺点；但是商业吸附剂成本相对较高，并且再生非常昂贵，且会导致吸附剂的损失。廉价额天然矿物被大量应用到水处理领域，其经过改性后可提高对重金属离子的吸附性能，改性的方法主要有内孔结构改性和表面结构改性。但是到目前为止，还未公开对火山岩进行改性用于废水中重金属离子吸附的相关报道。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种火山岩负载二氧化锰复合材料，该复合材料以具有多孔结构的火山岩颗粒作为载体，以不定形二氧化锰纳米颗粒作为活性物质，不定形二氧化锰纳米颗粒稳定、高度分散负载在火山岩颗粒表面及其孔道中，能够暴露更多活性吸附位点，表现出较高重金属离子吸附活性。
本发明的第二个目的是在于提供一种火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，该方法以天然矿物火山岩作为原料，成本低廉，且操作简单，条件温和，有利于大规模生产。
本发明的第三个目的是在于提供一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，将其应用于吸附废水中的重金属离子，在较宽pH范围内，对废水中的重金属离子表现出高吸附效率，特别适合弱酸性废水中重金属离子的高效吸附。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种火山岩负载二氧化锰复合材料，由不定形二氧化锰纳米颗粒均匀负载在火山岩颗粒表面及其孔道中构成。
本发明的火山岩负载二氧化锰复合材料以火山岩颗粒作为载体，不定形二氧化锰纳米颗粒作为活性成分。火山岩颗粒具有丰富的孔道结构和较大的比表面积，一方面，其可以实现活性物质不定形二氧化锰的稳定、高度分散负载，且能够充分暴露其吸附活性位点，大大提高其吸附活性，另外一方面，火山岩颗粒可以利用其微孔来吸附并填充重金属离子，达到物理吸附重金属离子的目的。而不定形二氧化锰作为主要吸附重金属离子的活性成分，一方面，Mn原子最外层具有两个电子，重金属离子（如铜离子）有空轨道：4s和4p，因此他们之间可以形成配位键，实现对重金属离子的螯合吸附，另外一方面，不定形二氧化锰的反应活性高，在吸附过程中与重金属离子（如铜离子）发生了离子交换，导致材料中的Mn被置换出而存在于溶液中，第三方面，不定形二氧化锰纳米颗粒表面附带大量的羟基基团，这些羟基基团可以将重金属离子以配位形式与羟基的氧原子结合，达到吸附重金属离子的目的。
作为一个优选的方案，所述不定形二氧化锰纳米颗粒与火山岩颗粒的质量比为1:（1~5）。随着不定形二氧化锰在火山岩颗粒上的负载量增加，复合材料重金属离子的吸附效率呈现先增加后降低的趋势，因此，所述不定形二氧化锰纳米颗粒与火山岩颗粒的质量比进一步优选为1:（1~3）。
作为一个优选的方案，所述火山岩颗粒的粒径为－100目。
作为一个优选的方案，不定形二氧化锰纳米颗粒表面附着大量羟基。
本发明还提供了一种火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，该方法是将火山岩粉末采用稀酸进行洗涤，经过洗涤的火山岩粉末分散至水中，再加入高锰酸盐溶液和锰盐溶液在搅拌条件下进行氧化还原反应，即得。
作为一个优选的方案，所述稀酸的质量百分比浓度为0.5~1.5%；所述稀酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中至少一种。采用稀酸主要目的是脱除火山岩颗粒孔道内部的杂质，更有利于后续对不定形二氧化锰颗粒的负载和对重金属离子的吸附。优选采用稀酸，如果采用浓度较高的酸容易破坏火山岩颗粒的孔道结构。
作为一个优选的方案，所述火山岩粉末与所述稀酸的固液比为1g:2~6mL。
作为一个优选的方案，所述氧化还原反应的条件为：搅拌速率为150~250rpm，温度为60~100℃，时间为20~40min。进一步优选的温度为70~90℃，在优选的搅拌速率及反应温度下主要获得不定形二氧化锰纳米颗粒，如果温度过高则容易获得结晶二氧化锰，而搅拌速率也是控制不定形二氧化锰的重要因素，如果搅拌速率过低则易于生成结晶度高的二氧化锰。
作为一个优选的方案，所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠等常见的高锰酸盐。所述锰盐为硫酸锰等常见的水溶性二价锰盐。
作为一个优选的方案，高锰酸盐溶液和锰盐溶液反应过程中两者按照等摩尔比、等浓度反应。
本发明还提供了一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，其作为吸附材料应用于吸附重金属废水中的重金属离子。
本发明的火山岩负载二氧化锰复合材料通过孔道填充、配位螯合、离子交换、羟基结合、络合反应等协同作用于重金属离子，对溶液中的重金属离子表现出高吸附活性，具有吸附时间短、吸附效率高等特点。
作为一个优选的方案，火山岩负载二氧化锰复合材料在重金属废水中的加入量为0.5g~10g/L。
作为一个优选的方案，所述重金属废水的pH为2~6。进一步优选，所述重金属废水的pH为3~6，所述重金属废水的pH最优选为4~6。主要基于重金属废水的酸性越强，越容易将不定形二氧化锰表面的羟基质子化，从而降低复合材料对重金属离子的吸附能力。
作为一个优选的方案，所述重金属废水中包含铜离子。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：本发明提供的火山岩负载二氧化锰复合材料，以具有多孔结构的火山岩颗粒作为载体，以不定形二氧化锰纳米颗粒作为活性物质。利用火山岩颗粒丰富的孔道结构和较大比表面积，不但可以将活性物质不定形二氧化锰稳定、高度分散负载，能够充分暴露其吸附活性位点，大大提高其吸附活性，而且可以利用火山岩颗粒的微孔来吸附并填充重金属离子，达到物理吸附重金属离子的目的。而不定形二氧化锰可以利用其Mn原子最外层具有两个电子来与重金属离子的空轨道形成配位键，实现对重金属离子的螯合吸附，还可以利用不定形二氧化锰与重金属离子发生离子交换来达到吸附重金属离子的目的，特别是不定形二氧化锰纳米颗粒表面附带大量的羟基基团，这些羟基基团可以将重金属离子以配位形式与羟基的氧原子结合，达到吸附重金属离子的目的。
本发明提供的火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，以天然矿物火山岩作为原料，成本低廉，且操作简单，条件温和，有利于大规模生产。
本发明提供的火山岩负载二氧化锰复合材料应用于吸附废水中的重金属离子，在较宽pH范围（3~6）内，对废水中的重金属离子表现出高吸附效率（1小时内可以达到90%以上吸附效率），特别适合弱酸性废水中重金属离子的高效吸附。
附图说明
图1为火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的红外光谱图。
图2为火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的XPS谱图。
图3为火山岩及火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的SEM-EDS图。
图4为不同二氧化锰负载量的火山岩负载二氧化锰复合材料吸附铜离子效果图。
图5为火山岩原石（VR）和火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）吸附Cu2+前后的FT-IR光谱图。
图6为火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）吸附Cu(II)前后的XPS光谱图。
图7为火山岩原石（VR）和火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的XRD普通。
图8为3VRM分别在288K、298K和308K的情况吸附Cu2+的Freundlich和Langmuir吸附等温线模型的拟合曲线。
图9为火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）吸附Cu(II)的等温吸附曲线。
图10为不同pH条件下火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）吸附Cu(II)效果图。
具体实施方式
以下具体实施例旨在近一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
将火山岩粉碎过100目筛网，称取100g置于400mL的1%稀硝酸溶液中，静止24h，后使用去离子水洗至pH值稳定，分别称取4.35g、13.05g、21.75g处理好的火山岩加入到40mL去离子水中，待搅拌均匀后加入30mL1mol/L的KMnO4溶液和30 mL 1mol/L的MnSO4·H2O溶液在室温下持续强烈搅拌，之后将溶液加热到353K并保温30分钟，得到的产物命名为VRM、3VRM、5VRM。
火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的红外光谱图如图1所示：其中，横坐标代表波长，521cm-1处的吸收峰为Mn-O的伸缩振动，说明二氧化锰已经成功负载到火山岩上。
火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的XPS谱图如图2所述，其中，横坐标为结合能，纵坐标为能量峰值，在635~660eV处的结合能分别对应Mn2p的特征谱线，为了进一步坚定化学状态，对Mn2p进行分峰拟合，Mn原子存在于eV和处集合能对应，进一步佐证二氧化锰已经成功负载到火山岩上。
火山岩及火山岩负载二氧化锰复合材料（3VRM）的SEM-EDS图如图3所示，如图3中a所示火山岩表面粗糙并有不规则孔道结构，火山岩经过改性后，如图3中b所示，能清晰地观察到明显的梅花纹路球状附着物，并有聚集现象，采用EDS进行元素分析可知：火山岩表面主要有Si、Al和O元素，同时伴有少量金属元素（Ca、Mg、Na）（图3中c），改性后材料表面Si、Al含量减少而Mn、O元素含量提高（图3中d），因此，证明二氧化锰已经成功负载到火山岩上。
吸附实验：（1）配置10ppm的硫酸铜溶液，分别加20mL于4个烧杯中，各烧杯分别加入0.05g的VR（火山岩）、VRM、3VRM、5VRM；（2）溶液在振荡器中反应24h，定时取样，最后将样品测吸光度。结果如图4，图4中表明：3VRM的去除效果最好，VR本身具有较弱的吸附铜离子效果，而VR表面随着MnO2负载量的增加，复合材料对Cu (II)的去除率呈现先增加后降低的趋势。火山岩原石的吸附容量为2.79 mg/g，当负载量从20%增加到25%，对Cu (II)的吸附能力相应的由10.292mg/g增加18.068mg/g，吸附容量提升了6.47倍。进一步提高MnO2负载量后，吸附容量下降到17.582mg/g，即以不同的负载量制备的吸附剂对Cu (II)的去除效果顺序为1:0<5:1<1:1<3:1，所以，选择3VRM作为吸附材料来进行火山岩负载二氧化锰对Cu(II)的吸附研究。负载二氧化锰后，材料吸附容量有了显著的提高，可以归因于，二氧化锰表面具有极为丰富的羟基，火山岩负载二氧化锰后，Mn2+表面的羟基增加了吸附位点，使得改性材料有更高的吸附活性。
红外分析：火山岩原石（VR）和吸附Cu2+前后3VR@MnO2的FT-IR光谱如图5所示。从图5中可以看到VR在459 cm-1、1031 c-1处有明显的峰，其中459 cm-1为石英中的Si-O键，1031cm-1处为Si-O-Si的非对称伸缩振动，在负载MnO2之后，在552 cm-1处出现的强峰为Mn-O键的特征峰，3373cm-1处的宽峰由表面-OH的伸缩振动引起，说明MnO2负载在了火山岩上，并且改性极大地丰富了吸附剂表面的羟基官能团。1628cm-1处的峰为表面吸附水中羟基的弯曲振动峰，表明3VRM含有物理吸附水。吸附Cu2+后Mn-O的特征峰位移至529 cm-1，说明3VRM表面的氧原子在结合Cu2+时也起着重要作用。羟基特征峰位移到3404cm-1，这是因为羟基能与铜离子形成强的单齿或多齿内球形复合物（例如Mn-O-Cu），使得-OH峰发生红移。
X射线光电子能谱分析：采用XPS光谱表征描述3VRM吸附Cu(II)前后，表面的元素变化情况以更进一步推断吸附机理，结果如图6所示。由图6中可以看出吸附之前的谱图中有明显的Mn峰和O峰，吸附后这两个峰高度明显下降，C峰高度上升，Si峰消失，以上结果表明3VRM与Cu2+有强烈的相互作用。Mn2p的高分辨率XPS谱图如6中e显示，在654eV和642.3eV出现的强峰分别属于Mn2p1/2和Mn2p2/3的典型峰，吸附前后3VRM中Mn的均为四价，锰原子的化学环境没有发生改变。但是吸附后键能发生了弱化，这一方面是Mn在吸附过程中与Cu2+发生了离子交换，导致材料中的Mn被置换出而存在于溶液中，另一方面是Mn原子最外层具有两个电子，铜离子有四个空轨道：4s和4p，它们之间可以形成配位键对Cu2+进行螯合。结合能为531.9eV的峰归属于3VRM晶格中的氧，表明氧化锰结构中以O2-形式与3VRM结合，而结合能在529.8的峰则归属于表面羟基中的氧。这两个峰均产生了一定的变化，联系FT-IR的结果，Cu2+以配位形式与3VRM表面羟基的氧原子结合，进一步证实3VRM表面的氧原子与羟基与Cu2 +的吸附有相关性。
火山岩原石（VR）和3VR@MnO2的XRD图如图7所示：从图7中a可以看出，其VR主要晶型为scawtite（片柱钙石，Ca7(Si6018)(C03)2H20，PDF#31-0261）和foshagite(变针硅钙石，Ca4(Si03)3(OH)2,PDF#29-0377）。从图7中b可以看出，负载MnO2后，scawtite的特征峰消失,并且未出现MnO2的特征峰。说明负载的MnO2主要呈无定形态,这种无定型MnO2可能削弱其它晶体衍射峰的强度。不定形MnO2的生成，一方面，是基于在剧烈搅拌下合成，有利于不定形二氧化锰生成，且同时硅酸盐的存在阻止了晶体生长，而不定形MnO2的存在对于重金属吸附是有利的。
等温吸附试验：取0.05g3VRM于50ml离心管中，加入20mL不同初始浓度的Cu2+溶液（10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、300mg/L、），pH值调整为6，温度分别设置为288K、298K和308K。震荡24h后取样，实验均设置三组平行组。
表1. 3VRM分别在288K、298K和308K的情况吸附Cu2+的Freundlich和Langmuir吸附等温线模型的相关拟合参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
3VRM分别在288K、298K和308K的情况吸附Cu2+的Freundlich和Langmuir吸附等温线模型的拟合曲线见图8，相关拟合参数见表1。Freundlich吸附等温模型对Cu2+拟合所得回归系数（R2分别为为0.9420、0.9101和0.9569）高于Langmuir模型（R2分别为0.8364、0.8843、0.9376），表明Freundlich模型可以更好地描述对3VRM吸附Cu2+的过程：Cu2+在3VRM上的吸附是多层吸附。
实施例2
按照实施例1的方法制备3VRM。
吸附实验：(1)配置10ppm的硫酸铜溶液，分别加20mL于5个烧杯中，分别加入0.01g、0.02g、0.05g、0.1g、0.2g 3VRM。
(2)溶液在振荡器中反应24h，定时取样，最后将样品测吸光度。
结果如图9，图9中表明：3VRM投加量为0.05g时就能达到很好的去除效果。
实施例3
按照实施例1的方法制备3VRM。
吸附实验：
(1)配置10ppm的硫酸铜溶液，分别加20mL于5个烧杯中，分别加入0.05g 3VRM，分别将pH调整为2、3、4、5、6；
（2）溶液在振荡器中反应24h，定时取样，最后将样品测吸光度。
结果如图10，图10中表明：3VRM在pH为3、4、5、6时去除效果均能达到较高值，说明3VRM适用pH范围宽广,有较好的使用前景。3VRM在不同pH下Cu2+的去除率如图10所示。当pH=2时，去除率为64%，这是由于在酸性条件下，3VRM表面丰富的羟基基团被酸性环境中的大量H+质子化，与Cu2+发生静电斥力作用导致Cu2去除率偏低，同时，溶液中广泛存在的H+也会与Cu2+发生竞争吸附。在pH值4.0~6.0范围内，Cu2+的去除率均能够达到98%以上。甚至在pH值为3时，仍然可以保持96.2%的去除率。这体现了该吸附剂在酸性废水中的应用潜力。

Claims (10)

1.一种火山岩负载二氧化锰复合材料，其特征在于：由不定形二氧化锰纳米颗粒均匀负载在火山岩颗粒表面及其孔道中构成。
2.根据权利要求1所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料，其特征在于：所述不定形二氧化锰纳米颗粒与火山岩颗粒的质量比为1:（1~5）。
3.根据权利要求1所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料，其特征在于：所述火山岩颗粒的粒径为－100目。
4.权利要求1~3任一项所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：将火山岩粉末采用稀酸进行洗涤，经过洗涤的火山岩粉末分散至水中，再加入高锰酸盐溶液和锰盐溶液在搅拌条件下进行氧化还原反应，即得。
5.根据权利要求4所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：
所述稀酸的质量百分比浓度为0.5~1.5%；
所述稀酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中至少一种；
所述火山岩粉末与所述稀酸的固液比为1g:2~6mL。
6.根据权利要求4所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：所述氧化还原反应的条件为：搅拌速率为150~250rpm，温度为60~100℃，时间为20~40min。
7.权利要求1~3任一项所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，其特征在于：作为吸附材料应用于吸附重金属废水中的重金属离子。
8.根据权利要求7所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，其特征在于：火山岩负载二氧化锰复合材料在重金属废水中的加入量为0.5g~10g/L。
9.根据权利要求7所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，其特征在于：所述重金属废水的pH为2~6。
10.根据权利要求7所述的一种火山岩负载二氧化锰复合材料的应用，其特征在于：所述重金属废水中包含铜离子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116272841A (zh) * 2023-05-11 2023-06-23 中南大学 一种二氧化锰/羟基氧化铁多孔吸附材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102847531A (zh) * 2012-10-12 2013-01-02 南京师范大学 一种凹土/二氧化锰纳米复合材料的制备方法
RU2011144757A (ru) * 2011-11-03 2013-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Способ получения сорбента для очистки воды
CN106311135A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 青岛引黄济青水务有限责任公司 一种去除水中氟离子的复合材料及其制备方法
CN106994329A (zh) * 2017-06-07 2017-08-01 浙江工业大学 一种锰氧化物负载磁性膨润土及其制备方法与吸附水中重金属镉的应用
CN112452292A (zh) * 2020-09-29 2021-03-09 湖南省环境保护科学研究院 复合锰氧化物吸附材料及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011144757A (ru) * 2011-11-03 2013-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Способ получения сорбента для очистки воды
CN102847531A (zh) * 2012-10-12 2013-01-02 南京师范大学 一种凹土/二氧化锰纳米复合材料的制备方法
CN106311135A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 青岛引黄济青水务有限责任公司 一种去除水中氟离子的复合材料及其制备方法
CN106994329A (zh) * 2017-06-07 2017-08-01 浙江工业大学 一种锰氧化物负载磁性膨润土及其制备方法与吸附水中重金属镉的应用
CN112452292A (zh) * 2020-09-29 2021-03-09 湖南省环境保护科学研究院 复合锰氧化物吸附材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王春荣等: "改性火山岩颗粒吸附处理含Cu~(2+)和Zn~(2+)重金属废水影响因素研究" *
陈喻娟: ""二氧化锰的水热合成、形态表征及其电化学性能研究"" *
韩佳颐: ""火山岩负载含铁锰氧化物催化剂制备及其催化性能研究"" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116272841A (zh) * 2023-05-11 2023-06-23 中南大学 一种二氧化锰/羟基氧化铁多孔吸附材料及其制备方法和应用
CN116272841B (zh) * 2023-05-11 2024-04-19 中南大学 一种二氧化锰/羟基氧化铁多孔吸附材料及其制备方法和应用

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